数控加工在制造业中的应用

2013-01-26

装备制造技术 2013年7期

（黑龙江科技学院，黑龙江哈尔滨 1 50027）

当今社会，数控加工技术已成为制造业发展中的命脉，数控技术的发展使制造业得到了革命性的改革，使制造业的发展进入了崭新的阶段，其以高效率、高精度的技术解决了普通机床无法解决的工艺结构复杂的产品，使企业的制造水平不断提高，取得了更好的经济效益。本文针对数控加工在制造业中的运用进行研究，对数控加工的特点、应用范围、工艺选择、编程流程以及刀具选择等进行了分析。

1 数控加工的特点

数控加工具有以下特点：

（1）效率高、精确度高。零件的生产利用数控来加工，要比其他机床的精确度高得多，最主要是体现在对刀的精确度高，生产效率也很高，数控车加工零件相对时间较短，所以需加工的零件如果尺寸要求很高的精度，一般都使用数控车取代车磨进行加工。数控车中的刀具是通过高科技和高精度的程序来运动的，数控机床加工的精度高，再加上刚性也很好，对零件的外圆和内孔的R角、弧度等加工都有一定的优势[2]。

（2）加工过程难度降低。数控车床加工是按照事先编好的程序自行运转，加工人员主要负责控制操作键、装卸加工零件、保证机器正常的运行。相对磨床加工工件来说不需要做重复的动作，减轻了零件加工过程中的劳累和加工难度。

（3）对零件的多种加工工艺适应性强。对于一些加工工艺复杂的零件来说，数控机床正好可以满足这一条件，数控机床的好处就是不需根据零件加工的形状来制作模型，而只需根据所需要的加工要求换用各种刀具就可以加工。

（4）数控加工有一定的局限性。不是每一种加工要求都可以用数控车来完成，正是因为数控加工的精度高和灵活性的应用使数控加工有一定的局限性，使用数控加工的成本也相对较高，所以一般公司在加工零件时能用磨床磨出来的工件便不用数控精车。此外，数控加工对操作人员的技术要求也相对较高，一定要能熟悉掌握数控机床的操作流程和产品的加工工艺。正确的操作数控流程是保证产品质量的关键因素，所以只有正确掌握了数控机床的操作方式才能保证零件的品质。

2 数控加工在制造业中的应用

数控机床在制造业中属于一种高效率的加工设备，其加工技术可以分为：数控铣加工、数控线切割加工、数控削加工等，因此在进行磨具加工时要将磨具加工类型分类，选择适合的加工方式，如配件类就使用数控削加工，可以用来车外圆、车内孔、车平面等，压铸模、塑胶模可以采用数控铣加工。对于一些结构复杂的曲面，数控加工能保证加工工艺的准确性和精确度，这是普通机床都无法比及的[1]。所以，使用数控加工已成为现在制造业发展中的一个重要的标志，其主要的加工技术包括了以下几个方面：

（1）数控加工技术中综合了电子自动化技术、计算机技术、机械制造技术、微电子技术等。

（2）使用了计算机先进的微处理器控制装置。

（3）运用了先进的编程控制器。

（4）运用了先进的控制伺服系统等。

3 数控加工技术的应用范围

数控机床在产品的加工方面具备着的很多优点，其是一种高科技自动化的设备，所以数控技术在制造业中应用范围逐渐扩大，由于数控机床的技术含量相对其它机床技术含量高，所以加工成本也相对较高，从成本和效益方面来考虑，采用数控加工一般适用于以下情况：

（1）小批量生产的工件。

（2）加工工艺复杂，精度要求高的工件。

（3）需要不断进行改型的工件。

（4）工件价格比较昂贵，要求报废率低的工件。

（5）要求高品质和交期较急的工件。

4 数控机床加工工艺的选择

随着市场上产品的结构越发复杂、精度要求高而且生产交期紧张，在这种情况下，要充分发挥普通机床和数控机床的加工优势和特点，根据产品的加工工艺和批量生产要求来安排加工工序。此外，数控机床与普通机床相接和生产还需要注意以下方面。

首先需加工的产品如是小批量的，最好使用普通机床进行加工，数控机床主要是解决难度较大的工件，合理的使用数控机床可以减少生产成本，因为数控机床所使用的刀具夹具成本是很高的。当大批量生产加工时，便主要以数控机床来加工，普通车床和磨床主要起辅助作用，同时将两种工艺相结合起来再针对不同的加工技术采取相应的加工工艺，这样才能达到产品的高效生产。

其次，产品的粗精加工要相结合，一般零件的加工流程是先粗加工后精加工，如果使用数控车直接进行粗加工，从成本和效率上考虑根本不划算，所以先使用普通车床来进行粗加工，对于工艺比较难的尽量用数控车进行加工。

5 数控加工的编程流程

在数控加工过程中，编程是数控加工必不可少的，如果不输入程序，数控机床便无法加工，数控机床的运动是靠系统发出的指令来完成操作，那么数控编程的流程主要体现在：

（1）首先确定要进行数控加工的零件。主要考虑产品需求的加工工艺数控技术是否能满足。

（2）对需加工的零件图纸尺寸和加工工艺进行分析。图纸的尺寸是确定数控刀具的运动起点和终点及坐标位置。加工工艺主要体现在加工工程中的顺序及指令。

（3）计算出零件的加工参数，确定零件加工路线。

（4）计算出加工零件和刀位的坐标数据。

（5）编写数控加工程序。

（6）按照程序单制作加工控制介质。

（7）验证程序，对程序进行验证和修改。

6 数控加工刀具的选择

在工件的加工过程中，工件的品质跟数控刀具有着直接的关系，因此，选择了正确的刀具才能保证工件的品质、加工成本和加工效率。在工件的铣削加工过程中，数控车加工最常用的刀具有球头刀、平面立铣刀、圆角立铣刀等。选择刀具要根据工件加工的型面、形状、工艺来定。例如：

（1）对于表面凸形的工件，在粗加工时，最好选择平面立铣刀，在精加工时要求更高的几何条件，一般会选择圆角立铣刀。

（2）对于表面凹形的工件，在粗加工时选择平面立铣刀，在精加工时一般选择球头刀。与平端立铣刀相比较，球头刀的切削条件相对差一些。

（3）对于侧面有斜度的工件，最好使用锥度铣刀，虽然也可以使用平端立铣刀，但是会加快平端立铣刀的磨损，同时会影响数控机床的加工效率，也保证不了工件的精度[3]。

数控加工选择刀具的方式应依照工件曲面的大小来选择，在粗加工的过程中，要尽量选择大直径的刀具，最常用的是大球头刀，型号为D120R60。大直径的刀具在曲面变化小时是小直径刀具功率的好几倍，而且加工出来的工件品质好，在精加工的过程中，一般刀具的半径要小于加工工件的内轮廓圆角半径，因注意的是加工拐角时，选用的刀具半径小于拐角圆半径，以圆弧插补的方式来进行加工。